新疆庫車民用機場遷建工程地質(zhì)條件及地基處理分析

侯謙儒，劉 平，王 慶

(新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一水文工程地質(zhì)大隊，新疆 烏魯木齊 830091)

新疆庫車民用機場遷建工程地質(zhì)條件及地基處理分析

侯謙儒，劉 平，王 慶

(新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一水文工程地質(zhì)大隊，新疆 烏魯木齊 830091)

新疆庫車民用機場遷建工程建設(shè)項目場區(qū)屬于庫車河沖洪積平原中游洪泛區(qū)，場地內(nèi)地下水水位埋深較淺，對場區(qū)地基土含鹽量、場區(qū)地下水埋深及富水性、場區(qū)溶陷性及濕陷性地基土的承載力和變形特征等對場區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)條件進行分析，查明場地大部分地段地基土對混凝土、鋼筋和鋼結(jié)構(gòu)均有不同程度的強腐蝕作用，地基土按含鹽量分類為強—中鹽漬土。場地地基土不適宜做為天然地基，需對場地地基進行地基處理，應(yīng)對地下水位線以上土層采用強夯法和分展碾壓法進行地基處理，提高地基承載力，改善地基均勻性，為建設(shè)工程提供基礎(chǔ)條件。

庫車河沖洪積平原中游洪泛區(qū)；巖土工程勘察；工作方法；認識

1 場地工程地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

庫車民用機場遷建工程建設(shè)項目位于庫車縣城西南約8 km，南疆水利指揮部以東約500 m處,為庫車河沖洪積平原中游洪泛區(qū)。地勢相對平緩，北高南低，坡降5‰～13‰，場區(qū)內(nèi)植被主要以蘆葦、駱駝刺為主，場地東部有小型沙丘和沙壟分布。

1.2 地層

該區(qū)內(nèi)地基土從上到下一般分布規(guī)律為：粉土—中砂—粉土—細砂。從西向東，沉積物顆粒由細變粗。場地地下水位埋深變化較明顯，水位從西側(cè)到東側(cè)逐漸增高。通過跑道區(qū)勘探孔揭露，可將該區(qū)地基土在豎向上分層如下：

1.2.1 粉細砂

主要分布于場區(qū)以東，地層巖性為細砂、粉砂，該層在勘察區(qū)分布不連續(xù)，在地表分布不穩(wěn)定，多呈鏈狀，多為固定半固定沙丘，通過勘探孔揭露，結(jié)合地形測量成果分析，該層厚度多在4～8 m，礫砂層呈灰白色—青灰色，干燥，結(jié)構(gòu)稍密—中密，主要成分：石英、云母。

1.2.2 粉土

土黃色，干燥—稍濕，屬低液限粉土，富含植物根系，韌性中等，刀切面光滑。在水平上分布相對均勻，該段粉土層分布深度在1.2～6.3 m之間。

1.2.3 中砂

灰黃色，干燥，結(jié)構(gòu)稍密—中密，主要成分：石英、云母。粘粒含量約占3%，主要分布于跑道區(qū)西側(cè)。該層分布不連續(xù)，主要分布在ZK73、ZK74、ZK65以西，該層厚度0.8～5.10 m。

1.2.4 粉土

土黃色，該層分布大多在水位以下，多為濕—飽和，屬低液限粉土，富含植物根系，韌性中等，刀切面光滑。在水平上分布相對均勻，深度在2.10～15.00 m之間，該層厚度0.6～10.20 m。

1.2.5 細砂

灰白色—青灰色，濕—飽和，結(jié)構(gòu)中密—密實，主要成分：石英、云母。粘粒含量約占3%，含少量礫石。該層貫穿于整個場地，為主要的工程地質(zhì)層，不同地段夾有粉土、中砂、礫砂及少量圓礫的透鏡體，在水平上分布相對均勻，該層最大揭露厚度14 m。

2 水文地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)條件

2.1 水文地質(zhì)條件

場地內(nèi)地下水類型為第四系松散巖類孔隙水，地下水含水層具有潛水-承壓水雙層結(jié)構(gòu)的特性。地下水的主要補給來源為庫車河上游地段地表水(河流、渠系、田間灌溉以及暴雨洪流)滲入補給，以地下逕流的方式向下游地段逕流排泄。據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)成果資料結(jié)合我單位2007—2008年完成的庫車縣地下水資源評價鉆孔長觀資料分析，場地內(nèi)地下水位年變幅在0.46～0.55 m。場地內(nèi)地下水水位受地勢高差影響自西向東水位埋深由淺變深，埋深由1.0 m漸變?yōu)?.7 m。地下水逕流方向為北東向南西。

2.2 環(huán)境地質(zhì)條件

通過對場區(qū)進行簡單的環(huán)境地質(zhì)調(diào)查，擬建場內(nèi)分布一季節(jié)性洪水沖溝，呈南北向分布，最寬可達30 m，深1～2 m，屬季節(jié)性泄洪沖溝。在降水集中的豐水期會發(fā)生季節(jié)性洪流，洪流經(jīng)泄洪沖溝向南匯入躍進水庫，對場區(qū)產(chǎn)生一定的影響。場區(qū)東側(cè)，沙丘分布較多，沙化現(xiàn)象較嚴重。

3 地基勘察步驟

場地地基土存在交通條件較差，沙丘分布較多，場地沙化現(xiàn)象較嚴重，地基土具有鹽脹性及濕陷性，地下水位埋深較淺，場地地表土富含植物根系且場地土存在點狀液化等問題，應(yīng)重點查清場區(qū)地基土含鹽量、場區(qū)地下水埋深及富水性、場區(qū)溶陷性及濕陷性地基土的承載力和變形特征等。主要勘察應(yīng)包括：資料收集、工程測量、綜合地質(zhì)測繪、勘探、原位測試、室內(nèi)土工試驗和資料整理及報告編寫等步驟。

3.1 資料收集

對建設(shè)場地范圍內(nèi)及周邊地區(qū)的水文地質(zhì)與工程地質(zhì)資料進行分析，確定建設(shè)場地的基礎(chǔ)地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件及工程地質(zhì)條件，特別是場地周邊地區(qū)地基土的工程地質(zhì)特性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3.2 工程測量

對航站區(qū)、跑道東端及跑道西端、DVOR/DME臺址方圓300m地段進行1：500或1：1000的地形測量。并對所有工程勘探點進行統(tǒng)一測放。

3.3 綜合工程地質(zhì)測繪

采用1：2000比例尺對擬建庫車遷建機場場區(qū)區(qū)域范圍進行了工程地質(zhì)測繪。

3.4 勘探

本次工作勘探主要為鉆探、井探及物探，通過鉆探和井探工作，有效地揭露建設(shè)場地的地層巖性，同時在勘探點進行原位測試及取樣工作，了解和確定場地土的工程地質(zhì)特性。

3.5 原位測試

主要包括標(biāo)準貫入試驗、重型動力觸探試驗、載荷試驗孔內(nèi)波速測試等目的是為確定場地工程地質(zhì)物理力學(xué)參數(shù)及地基承載力提供原始數(shù)據(jù)。

動探及標(biāo)貫：根據(jù)不同地基的土質(zhì)，采用重型動探以及標(biāo)準貫入試驗，判定土的基本物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。

載荷試驗：對重要建(構(gòu))筑物，根據(jù)不同基礎(chǔ)埋深和地基土質(zhì)進行載荷試驗，直接取得土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)特征值。載荷試驗深度依據(jù)基礎(chǔ)埋深設(shè)計為2 m。目的是為確定場地土體巖土工程物理力學(xué)參數(shù)及地基承載力提供原始數(shù)據(jù)。

靜力觸探試驗：為估算土的塑性狀態(tài)或密實度、強度、壓縮性、地基承載力，進行液化判別等，在勘察區(qū)布置靜力觸探試驗工作。

3.6 抽水試驗

為取得場地土相應(yīng)的水文地質(zhì)參數(shù)，可能存在的地基處理及工程降水等工程的設(shè)計提供了必要的基礎(chǔ)資料和相關(guān)參數(shù)，在規(guī)劃設(shè)計的擬建機場跑道、停機坪及航站樓地段，控制性選擇鉆孔擴孔成井至水文孔，按照規(guī)范要求進行抽水試驗工作。

3.7 室內(nèi)土工試驗

本次室內(nèi)土工試驗主要為土常規(guī)試驗項目和土特殊試驗項目。

1)土常規(guī)試驗項目：密度、比重、天然含水率、孔隙比、飽和度、液性指數(shù)、塑性指數(shù)、內(nèi)摩擦角、內(nèi)聚力、壓縮系數(shù)、壓縮模量等。

2)土特殊試驗項目：直剪、濕陷性試驗、重型擊實試驗、易溶鹽、顆粒分析試驗等。

3.8 資料整理及報告編寫

資料整理分為兩個階段，第一階段為野外資料整理，主要對井探、鉆探的地質(zhì)資料進行整理、檢查、審核；第二階段為室內(nèi)資料整理，主要是對地質(zhì)資料、原位測試資料進行計算機成圖，分析野外測試參數(shù)的變異性及規(guī)律性。在上述兩個階段后進行綜合分析、系統(tǒng)研究、編寫巖土工程勘察報告。

4 地基處理的必要性及方法分析

場地地層巖性主要以中砂、粉土和粉細砂為主，地層厚度變化小，屬中軟場地。據(jù)標(biāo)貫、載荷試驗確定地基土承載力特征值：水位以上粉土層承載力特征值fak=135 kPa；水位以下粉土②層承載力特征值fak=115 kPa；中砂層地基土承載力特征值fak=150 kPa；細砂層地基土承載力特征值fak=150 kPa。場地地基土-2 m承載力特征值fak=150 kPa。場區(qū)東側(cè)風(fēng)積沙丘根據(jù)標(biāo)準貫入試驗成果和靜力觸探成果，綜合確定該層承載力特征值為fak=130 kPa。

航站樓區(qū)：依據(jù)標(biāo)準貫入試驗分析，場地不內(nèi)存在液化。場地表層粉土厚度1.0 m范圍內(nèi)存在鹽脹性，場地水位以上的地基土具有輕微濕陷性，通過第一階段和本次勘察原狀土測試結(jié)果分析，場地土具有輕微(Ⅰ級)的濕陷性，濕陷量在17.25～238.5 mm，為非自重濕陷性場地。通過勘察水位以下存在飽和粉土和砂土，水位以下粉土層承載力較低。

跑道區(qū)：依據(jù)標(biāo)準貫入試驗成果結(jié)合靜力觸探成果分析，場地不內(nèi)存在液化。通過勘察跑道區(qū)地下水位埋深較淺，特別是西段，水位達到1 m，水位以下存在飽和粉土和砂土，地基承載力較低，場地表層粉土厚度1.0 m范圍內(nèi)存在鹽脹性，場地水位以上的地基土具有輕微濕陷性。

整個場區(qū)內(nèi)液化判別標(biāo)準貫入錘擊數(shù)臨界值大部分小于標(biāo)準貫入實測錘擊數(shù)，不存在砂土液化，個別孔經(jīng)判別不同深度存在砂土液化，均為零星的液化點，場地液化點無論在水平分布范圍還是垂直分布范圍均無連續(xù)性，尤其在豎向分布上均為單點液化，與同一孔上下試驗點對比無規(guī)律性，液化等級多為輕微，只有1點為中等，該場地地層以Q3為主，地層沉積較穩(wěn)定，充分利用我單位區(qū)域地質(zhì)資料并結(jié)合庫車當(dāng)?shù)亟?jīng)驗確定，本次地基處理對場地單點液化土層可不做針對性處理。場地地基土不適宜做為天然地基，需對場地地基進行地基處理。

圖1 土工布包裹砂石隔離法結(jié)構(gòu)示意圖

針對該場地工程地質(zhì)條件較復(fù)雜，涉及到的地基處理工程較復(fù)雜，考慮到本建設(shè)工程為重要工程，影響較重大，借鑒國內(nèi)機場頻發(fā)工程問題，項目(特別是機場)運行過程中頻發(fā)道面鹽脹或下沉等問題。提出了既簡單又合理的地基處理方案：挖除表層1 m深度內(nèi)的鹽漬土層并建議采用復(fù)合土工布做隔鹽處理(見圖1)，以消除其鹽脹性和濕陷性。對地下水位線以上的土層建議采用強夯法和分層碾壓法進行地基處理，提高地基承載力，改善地基土的均勻性。

5 結(jié)語

(1)庫車河中下游洪泛區(qū)地層顆粒較細，巖性以中砂、粉土和細砂為主。地下水位埋深較淺，地表土富含植物根系，且1m深度內(nèi)土層具有鹽脹性，場地水位以上的地基土具有輕微濕陷性。

(2)在該地段或地質(zhì)條件相似區(qū)域開展巖土工程勘察工作時(特別是道路或機場建設(shè))，應(yīng)重點考慮查清地基土含鹽量的分布規(guī)律。

(3)該區(qū)域場地地基土不適宜做為天然地基，需對場地地基進行地基處理，針對該區(qū)域特殊地基土提出多個地基處理方案并進行分析對比，最終確定最優(yōu)方案。

[1]工程地質(zhì)手冊(第四版).建筑書店.2007.4.

[2]巖土工程勘察設(shè)計手冊.中國建筑工業(yè)出版社.2003.7.

[3]巖土工程勘察規(guī)范(2009年版)GB50021-2001.中國建筑工業(yè)出版社.2009.

[4]侯謙儒，李強，葛俊俊，等.新疆庫車民用機場遷建工程巖土工程詳細勘察報告. 新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一水文工程地質(zhì)大隊.2009.

2017-03-01

侯謙儒(1983-)，男，甘肅會寧人，工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)工作。

P641.1

B

1004-1184(2017)04-0203-02